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矩阵连乘 动态规划
阅读量:4956 次
发布时间:2019-06-12

本文共 3002 字,大约阅读时间需要 10 分钟。

  题目描述:给定n个矩阵{A1,A2,…,An},其中Ai与Ai+1是可乘的,i=1,2 ,…,n-1。如何确定计算矩阵连乘积的计算次序,使得依此次序计算矩阵连乘积需要的数乘次数最少。例如:

  A1={30x35} ; A2={35x15} ;A3={15x5} ;A4={5x10} ;A5={10x20} ;A6={20x25} ;

最后的结果为:((A1(A2A3))((A4A5)A6))  最小的乘次为15125。

  解题思路:能用动态规划的一个性质就是最优子结构性质,也就是说计算A[i:j]的最优次序所包含的计算矩阵子琏A[i:k]和A[k+1:j]的次序也是最优的。动态规划算法解此问题,可依据其递归式以自底向上的方式进行计算(即先从最小的开始计算)。在计算过程中,保存已解决的子问题答案。每个子问题只计算一次,而在后面需要时只要简单查一下,从而避免大量的重复计算,最终得到多项式时间的算法。我们可以根据下面这个公式来计算结果。其中p[i-1]表示的是第i个矩阵的行数,p[k]表示i:k矩阵合起来后最后得到的列数,p[j]是k+1:j合起来后得到的列数。这个部分的计算方法其实就是计算两个矩阵相乘时总共的乘次数,自己琢磨琢磨就明白了。

从连乘矩阵个数为2开始计算每次的最小乘次数m[i][j]: m[0][1] m[1][2] m[2][3] m[3][4] m[4][5]  //m[0][1]表示第一个矩阵与第二个矩阵的最小乘次数

然后再计算再依次计算连乘矩阵个数为3:m[0][2] m[1][3] m[2][4] m[3][5]

            连乘矩阵个数为4:m[0][3] m[1][4] m[2][5]

          连乘矩阵个数为5:m[0][4] m[1][5]

          连乘矩阵个数为6:m[0][5]    //即最后我们要的结果

 

#include 
#include
#define MAX 100int matrix_chain(int *p, int n, int **m, int **s){ //a[][]最小乘次数 //s[][]最小乘数时的断开点 int i,j,r,k; for (i = 0; i < n; i++) //单一矩阵的最小乘次都置为0 { m[i][i] = 0; } for (r = 2; r <= n; r++) //r为连乘矩阵的个数 { for (i = 0; i <= n-r; i++) //i表示连乘矩阵中的第一个 { j = i + r -1; //j表示连乘矩阵中的最后一个 m[i][j] = 99999; for (k = i; k <= j-1; k++) //在第一个与最后一个之间寻找最合适的断开点,注意,这是从i开始,即要先计算两个单独矩阵相乘的乘次 { int tmp = m[i][k] + m[k+1][j] + p[i]*p[k+1]*p[j+1]; if (tmp < m[i][j]) { m[i][j] = tmp; s[i][j] = k; } } } } return m[0][n-1];}void print_chain(int i, int j, char **a,int **s){ //递归的方式来把最小乘数的表达式输出 if (i == j) { printf("%s",a[i]); } else { printf("("); print_chain(i,s[i][j],a,s); print_chain(s[i][j]+1,j,a,s); printf(")"); }}int main(){ //min_part[i][j]存储的是i+1到j+1的最小乘次,因为是从0开始 //min_point[i][j]存储的是i+1到j+1之间最小乘次时的分割点 int *p, **min_part, **min_point; char **a; int n = 6,i; int ret; p = (int *)malloc((n+1)*sizeof(int)); a = (char **)malloc(n*sizeof(char*)); min_part = (int **)malloc(n*sizeof(int *)); min_point = (int **)malloc(n*sizeof(int *)); for (i = 0; i < n; i++) { min_part[i] = (int *)malloc(n*sizeof(int)); min_point[i] = (int *)malloc(n*sizeof(int)); a[i] = (char *)malloc(n*sizeof(char)); } p[0] = 30; //第一个矩阵的行数 p[1] = 35; //第二个矩阵的行数 p[2] = 15; //…… p[3] = 5; //…… p[4] = 10; //…… p[5] = 20; //第六个矩阵的行数 p[6] = 25; //第六个矩阵的列数 a[0] = "A1"; a[1] = "A2"; a[2] = "A3"; a[3] = "A4"; a[4] = "A5"; a[5] = "A6"; ret = matrix_chain(p,n,min_part,min_point); printf("Minest times:%d.\n",ret); print_chain(0,n-1,a,min_point); free(p); free(min_part); free(min_point); free(a); return 0;}2013/8/1 23:38

转载自:https://www.cnblogs.com/Jason-Damon/p/3231547.html

转载于:https://www.cnblogs.com/yangf428/p/10198664.html

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